Move some duplicate loops in the coalescer into their own function.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegisterCoalescer.cpp
1 //===- RegisterCoalescer.cpp - Generic Register Coalescing Interface -------==//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the generic RegisterCoalescer interface which
11 // is used as the common interface used by all clients and
12 // implementations of register coalescing.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
17 #include "RegisterCoalescer.h"
18 #include "LiveDebugVariables.h"
19 #include "RegisterClassInfo.h"
20 #include "VirtRegMap.h"
21
22 #include "llvm/Pass.h"
23 #include "llvm/Value.h"
24 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
28 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
30 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
35 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
36 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
37 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
38 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
39 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
40 #include "llvm/Support/Debug.h"
41 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
43 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
44 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
45 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
46 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
47 #include <algorithm>
48 #include <cmath>
49 using namespace llvm;
50
51 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
52 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
53 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
54 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
55 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
56 STATISTIC(numPeep     , "Number of identity moves eliminated after coalescing");
57 STATISTIC(numAborts   , "Number of times interval joining aborted");
58 STATISTIC(NumInflated , "Number of register classes inflated");
59
60 static cl::opt<bool>
61 EnableJoining("join-liveintervals",
62               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
63               cl::init(true));
64
65 static cl::opt<bool>
66 DisableCrossClassJoin("disable-cross-class-join",
67                cl::desc("Avoid coalescing cross register class copies"),
68                cl::init(false), cl::Hidden);
69
70 static cl::opt<bool>
71 EnablePhysicalJoin("join-physregs",
72                    cl::desc("Join physical register copies"),
73                    cl::init(false), cl::Hidden);
74
75 static cl::opt<bool>
76 VerifyCoalescing("verify-coalescing",
77          cl::desc("Verify machine instrs before and after register coalescing"),
78          cl::Hidden);
79
80 namespace {
81   class RegisterCoalescer : public MachineFunctionPass {
82     MachineFunction* MF;
83     MachineRegisterInfo* MRI;
84     const TargetMachine* TM;
85     const TargetRegisterInfo* TRI;
86     const TargetInstrInfo* TII;
87     LiveIntervals *LIS;
88     LiveDebugVariables *LDV;
89     const MachineLoopInfo* Loops;
90     AliasAnalysis *AA;
91     RegisterClassInfo RegClassInfo;
92
93     /// JoinedCopies - Keep track of copies eliminated due to coalescing.
94     ///
95     SmallPtrSet<MachineInstr*, 32> JoinedCopies;
96
97     /// ReMatCopies - Keep track of copies eliminated due to remat.
98     ///
99     SmallPtrSet<MachineInstr*, 32> ReMatCopies;
100
101     /// ReMatDefs - Keep track of definition instructions which have
102     /// been remat'ed.
103     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> ReMatDefs;
104
105     /// joinIntervals - join compatible live intervals
106     void joinIntervals();
107
108     /// CopyCoalesceInMBB - Coalesce copies in the specified MBB, putting
109     /// copies that cannot yet be coalesced into the "TryAgain" list.
110     void CopyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB,
111                            std::vector<MachineInstr*> &TryAgain);
112
113     /// JoinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
114     /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns
115     /// true if the copy was successfully coalesced away. If it is not
116     /// currently possible to coalesce this interval, but it may be possible if
117     /// other things get coalesced, then it returns true by reference in
118     /// 'Again'.
119     bool JoinCopy(MachineInstr *TheCopy, bool &Again);
120
121     /// JoinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
122     /// returns false.  The output "SrcInt" will not have been modified, so we
123     /// can use this information below to update aliases.
124     bool JoinIntervals(CoalescerPair &CP);
125
126     /// AdjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy. If
127     /// the source value number is defined by a copy from the destination reg
128     /// see if we can merge these two destination reg valno# into a single
129     /// value number, eliminating a copy.
130     bool AdjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI);
131
132     /// HasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
133     /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
134     bool HasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
135                               VNInfo *AValNo, VNInfo *BValNo);
136
137     /// RemoveCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy.
138     /// If the source value number is defined by a commutable instruction and
139     /// its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we
140     /// can transform the copy into a noop by commuting the definition.
141     bool RemoveCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,MachineInstr *CopyMI);
142
143     /// ReMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a
144     /// trivial computation, replace the copy by rematerialize the definition.
145     /// If PreserveSrcInt is true, make sure SrcInt is valid after the call.
146     bool ReMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt, bool PreserveSrcInt,
147                                  unsigned DstReg, MachineInstr *CopyMI);
148
149     /// shouldJoinPhys - Return true if a physreg copy should be joined.
150     bool shouldJoinPhys(CoalescerPair &CP);
151
152     /// isWinToJoinCrossClass - Return true if it's profitable to coalesce
153     /// two virtual registers from different register classes.
154     bool isWinToJoinCrossClass(unsigned SrcReg,
155                                unsigned DstReg,
156                                const TargetRegisterClass *SrcRC,
157                                const TargetRegisterClass *DstRC,
158                                const TargetRegisterClass *NewRC);
159
160     /// UpdateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
161     /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
162     /// physical register and the existing subregister number of the def / use
163     /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
164     /// subregister.
165     void UpdateRegDefsUses(const CoalescerPair &CP);
166
167     /// RemoveDeadDef - If a def of a live interval is now determined dead,
168     /// remove the val# it defines. If the live interval becomes empty, remove
169     /// it as well.
170     bool RemoveDeadDef(LiveInterval &li, MachineInstr *DefMI);
171
172     /// RemoveCopyFlag - If DstReg is no longer defined by CopyMI, clear the
173     /// VNInfo copy flag for DstReg and all aliases.
174     void RemoveCopyFlag(unsigned DstReg, const MachineInstr *CopyMI);
175
176     /// markAsJoined - Remember that CopyMI has already been joined.
177     void markAsJoined(MachineInstr *CopyMI);
178
179     /// eliminateUndefCopy - Handle copies of undef values.
180     bool eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI, const CoalescerPair &CP);
181
182   public:
183     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
184     RegisterCoalescer() : MachineFunctionPass(ID) {
185       initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
186     }
187
188     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
189
190     virtual void releaseMemory();
191
192     /// runOnMachineFunction - pass entry point
193     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
194
195     /// print - Implement the dump method.
196     virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
197   };
198 } /// end anonymous namespace
199
200 char &llvm::RegisterCoalescerPassID = RegisterCoalescer::ID;
201
202 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
203                       "Simple Register Coalescing", false, false)
204 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
205 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveDebugVariables)
206 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
207 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
208 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(StrongPHIElimination)
209 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(PHIElimination)
210 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TwoAddressInstructionPass)
211 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
212 INITIALIZE_PASS_END(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
213                     "Simple Register Coalescing", false, false)
214
215 char RegisterCoalescer::ID = 0;
216
217 static unsigned compose(const TargetRegisterInfo &tri, unsigned a, unsigned b) {
218   if (!a) return b;
219   if (!b) return a;
220   return tri.composeSubRegIndices(a, b);
221 }
222
223 static bool isMoveInstr(const TargetRegisterInfo &tri, const MachineInstr *MI,
224                         unsigned &Src, unsigned &Dst,
225                         unsigned &SrcSub, unsigned &DstSub) {
226   if (MI->isCopy()) {
227     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
228     DstSub = MI->getOperand(0).getSubReg();
229     Src = MI->getOperand(1).getReg();
230     SrcSub = MI->getOperand(1).getSubReg();
231   } else if (MI->isSubregToReg()) {
232     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
233     DstSub = compose(tri, MI->getOperand(0).getSubReg(),
234                      MI->getOperand(3).getImm());
235     Src = MI->getOperand(2).getReg();
236     SrcSub = MI->getOperand(2).getSubReg();
237   } else
238     return false;
239   return true;
240 }
241
242 bool CoalescerPair::setRegisters(const MachineInstr *MI) {
243   SrcReg = DstReg = SubIdx = 0;
244   NewRC = 0;
245   Flipped = CrossClass = false;
246
247   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
248   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
249     return false;
250   Partial = SrcSub || DstSub;
251
252   // If one register is a physreg, it must be Dst.
253   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Src)) {
254     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
255       return false;
256     std::swap(Src, Dst);
257     std::swap(SrcSub, DstSub);
258     Flipped = true;
259   }
260
261   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
262
263   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst)) {
264     // Eliminate DstSub on a physreg.
265     if (DstSub) {
266       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
267       if (!Dst) return false;
268       DstSub = 0;
269     }
270
271     // Eliminate SrcSub by picking a corresponding Dst superregister.
272     if (SrcSub) {
273       Dst = TRI.getMatchingSuperReg(Dst, SrcSub, MRI.getRegClass(Src));
274       if (!Dst) return false;
275       SrcSub = 0;
276     } else if (!MRI.getRegClass(Src)->contains(Dst)) {
277       return false;
278     }
279   } else {
280     // Both registers are virtual.
281
282     // Both registers have subreg indices.
283     if (SrcSub && DstSub) {
284       // For now we only handle the case of identical indices in commensurate
285       // registers: Dreg:ssub_1 + Dreg:ssub_1 -> Dreg
286       // FIXME: Handle Qreg:ssub_3 + Dreg:ssub_1 as QReg:dsub_1 + Dreg.
287       if (SrcSub != DstSub)
288         return false;
289       const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
290       const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
291       if (!TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC))
292         return false;
293       SrcSub = DstSub = 0;
294     }
295
296     // There can be no SrcSub.
297     if (SrcSub) {
298       std::swap(Src, Dst);
299       DstSub = SrcSub;
300       SrcSub = 0;
301       assert(!Flipped && "Unexpected flip");
302       Flipped = true;
303     }
304
305     // Find the new register class.
306     const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
307     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
308     if (DstSub)
309       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, DstSub);
310     else
311       NewRC = TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC);
312     if (!NewRC)
313       return false;
314     CrossClass = NewRC != DstRC || NewRC != SrcRC;
315   }
316   // Check our invariants
317   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) && "Src must be virtual");
318   assert(!(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst) && DstSub) &&
319          "Cannot have a physical SubIdx");
320   SrcReg = Src;
321   DstReg = Dst;
322   SubIdx = DstSub;
323   return true;
324 }
325
326 bool CoalescerPair::flip() {
327   if (SubIdx || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
328     return false;
329   std::swap(SrcReg, DstReg);
330   Flipped = !Flipped;
331   return true;
332 }
333
334 bool CoalescerPair::isCoalescable(const MachineInstr *MI) const {
335   if (!MI)
336     return false;
337   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
338   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
339     return false;
340
341   // Find the virtual register that is SrcReg.
342   if (Dst == SrcReg) {
343     std::swap(Src, Dst);
344     std::swap(SrcSub, DstSub);
345   } else if (Src != SrcReg) {
346     return false;
347   }
348
349   // Now check that Dst matches DstReg.
350   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
351     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
352       return false;
353     assert(!SubIdx && "Inconsistent CoalescerPair state.");
354     // DstSub could be set for a physreg from INSERT_SUBREG.
355     if (DstSub)
356       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
357     // Full copy of Src.
358     if (!SrcSub)
359       return DstReg == Dst;
360     // This is a partial register copy. Check that the parts match.
361     return TRI.getSubReg(DstReg, SrcSub) == Dst;
362   } else {
363     // DstReg is virtual.
364     if (DstReg != Dst)
365       return false;
366     // Registers match, do the subregisters line up?
367     return compose(TRI, SubIdx, SrcSub) == DstSub;
368   }
369 }
370
371 void RegisterCoalescer::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
372   AU.setPreservesCFG();
373   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
374   AU.addRequired<LiveIntervals>();
375   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
376   AU.addRequired<LiveDebugVariables>();
377   AU.addPreserved<LiveDebugVariables>();
378   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
379   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
380   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
381   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
382   AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
383   AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
384   AU.addPreservedID(TwoAddressInstructionPassID);
385   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
386 }
387
388 void RegisterCoalescer::markAsJoined(MachineInstr *CopyMI) {
389   /// Joined copies are not deleted immediately, but kept in JoinedCopies.
390   JoinedCopies.insert(CopyMI);
391
392   /// Mark all register operands of CopyMI as <undef> so they won't affect dead
393   /// code elimination.
394   for (MachineInstr::mop_iterator I = CopyMI->operands_begin(),
395        E = CopyMI->operands_end(); I != E; ++I)
396     if (I->isReg())
397       I->setIsUndef(true);
398 }
399
400 /// AdjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
401 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
402 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
403 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
404 /// eliminating a copy.  For example:
405 ///
406 ///  A3 = B0
407 ///    ...
408 ///  B1 = A3      <- this copy
409 ///
410 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
411 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
412 ///
413 /// This returns true if an interval was modified.
414 ///
415 bool RegisterCoalescer::AdjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP,
416                                                     MachineInstr *CopyMI) {
417   // Bail if there is no dst interval - can happen when merging physical subreg
418   // operations.
419   if (!LIS->hasInterval(CP.getDstReg()))
420     return false;
421
422   LiveInterval &IntA =
423     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
424   LiveInterval &IntB =
425     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
426   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
427
428   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
429   // the example above.
430   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
431   if (BLR == IntB.end()) return false;
432   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
433
434   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
435   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
436   // can't process it.
437   if (!BValNo->isDefByCopy()) return false;
438   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
439
440   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
441   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
442   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyUseIdx);
443   // The live range might not exist after fun with physreg coalescing.
444   if (ALR == IntA.end()) return false;
445   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
446   // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range, then
447   // it's not safe to eliminate the copy. FIXME: This is a temporary workaround.
448   // See PR3149:
449   // 172     %ECX<def> = MOV32rr %reg1039<kill>
450   // 180     INLINEASM <es:subl $5,$1
451   //         sbbl $3,$0>, 10, %EAX<def>, 14, %ECX<earlyclobber,def>, 9,
452   //         %EAX<kill>,
453   // 36, <fi#0>, 1, %reg0, 0, 9, %ECX<kill>, 36, <fi#1>, 1, %reg0, 0
454   // 188     %EAX<def> = MOV32rr %EAX<kill>
455   // 196     %ECX<def> = MOV32rr %ECX<kill>
456   // 204     %ECX<def> = MOV32rr %ECX<kill>
457   // 212     %EAX<def> = MOV32rr %EAX<kill>
458   // 220     %EAX<def> = MOV32rr %EAX
459   // 228     %reg1039<def> = MOV32rr %ECX<kill>
460   // The early clobber operand ties ECX input to the ECX def.
461   //
462   // The live interval of ECX is represented as this:
463   // %reg20,inf = [46,47:1)[174,230:0)  0@174-(230) 1@46-(47)
464   // The coalescer has no idea there was a def in the middle of [174,230].
465   if (AValNo->hasRedefByEC())
466     return false;
467
468   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
469   // Get the instruction that defines this value number.
470   if (!CP.isCoalescable(AValNo->getCopy()))
471     return false;
472
473   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
474   LiveInterval::iterator ValLR =
475     IntB.FindLiveRangeContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
476   if (ValLR == IntB.end())
477     return false;
478
479   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
480   // CopyMI.
481   MachineInstr *ValLREndInst =
482     LIS->getInstructionFromIndex(ValLR->end.getPrevSlot());
483   if (!ValLREndInst || ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
484     return false;
485
486   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
487   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
488   // IntB, we can merge them.
489   if (ValLR+1 != BLR) return false;
490
491   // If a live interval is a physical register, conservatively check if any
492   // of its aliases is overlapping the live interval of the virtual register.
493   // If so, do not coalesce.
494   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg)) {
495     for (const unsigned *AS = TRI->getAliasSet(IntB.reg); *AS; ++AS)
496       if (LIS->hasInterval(*AS) && IntA.overlaps(LIS->getInterval(*AS))) {
497         DEBUG({
498             dbgs() << "\t\tInterfere with alias ";
499             LIS->getInterval(*AS).print(dbgs(), TRI);
500           });
501         return false;
502       }
503   }
504
505   DEBUG({
506       dbgs() << "Extending: ";
507       IntB.print(dbgs(), TRI);
508     });
509
510   SlotIndex FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
511   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
512   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
513   // instruction #.
514   BValNo->def  = FillerStart;
515   BValNo->setCopy(0);
516
517   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
518   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
519   // two value numbers.
520   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
521
522   // If the IntB live range is assigned to a physical register, and if that
523   // physreg has sub-registers, update their live intervals as well.
524   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg)) {
525     for (const unsigned *SR = TRI->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR) {
526       if (!LIS->hasInterval(*SR))
527         continue;
528       LiveInterval &SRLI = LIS->getInterval(*SR);
529       SRLI.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd,
530                               SRLI.getNextValue(FillerStart, 0,
531                                                 LIS->getVNInfoAllocator())));
532     }
533   }
534
535   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
536   if (BValNo != ValLR->valno) {
537     // If B1 is killed by a PHI, then the merged live range must also be killed
538     // by the same PHI, as B0 and B1 can not overlap.
539     bool HasPHIKill = BValNo->hasPHIKill();
540     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->valno);
541     if (HasPHIKill)
542       ValLR->valno->setHasPHIKill(true);
543   }
544   DEBUG({
545       dbgs() << "   result = ";
546       IntB.print(dbgs(), TRI);
547       dbgs() << "\n";
548     });
549
550   // If the source instruction was killing the source register before the
551   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
552   int UIdx = ValLREndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
553   if (UIdx != -1) {
554     ValLREndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
555   }
556   
557   // Rewrite the copy. If the copy instruction was killing the destination
558   // register before the merge, find the last use and trim the live range. That
559   // will also add the isKill marker.
560   CopyMI->substituteRegister(IntA.reg, IntB.reg, CP.getSubIdx(),
561                              *TRI);
562   if (ALR->end == CopyIdx)
563     LIS->shrinkToUses(&IntA);
564
565   ++numExtends;
566   return true;
567 }
568
569 /// HasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
570 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
571 bool RegisterCoalescer::HasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
572                                                     LiveInterval &IntB,
573                                                     VNInfo *AValNo,
574                                                     VNInfo *BValNo) {
575   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
576        AI != AE; ++AI) {
577     if (AI->valno != AValNo) continue;
578     LiveInterval::Ranges::iterator BI =
579       std::upper_bound(IntB.ranges.begin(), IntB.ranges.end(), AI->start);
580     if (BI != IntB.ranges.begin())
581       --BI;
582     for (; BI != IntB.ranges.end() && AI->end >= BI->start; ++BI) {
583       if (BI->valno == BValNo)
584         continue;
585       if (BI->start <= AI->start && BI->end > AI->start)
586         return true;
587       if (BI->start > AI->start && BI->start < AI->end)
588         return true;
589     }
590   }
591   return false;
592 }
593
594 /// RemoveCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy with
595 /// IntA being the source and IntB being the dest, thus this defines a value
596 /// number in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a
597 /// commutable instruction and its other operand is coalesced to the copy dest
598 /// register, see if we can transform the copy into a noop by commuting the
599 /// definition. For example,
600 ///
601 ///  A3 = op A2 B0<kill>
602 ///    ...
603 ///  B1 = A3      <- this copy
604 ///    ...
605 ///     = op A3   <- more uses
606 ///
607 /// ==>
608 ///
609 ///  B2 = op B0 A2<kill>
610 ///    ...
611 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
612 ///    ...
613 ///     = op B2   <- more uses
614 ///
615 /// This returns true if an interval was modified.
616 ///
617 bool RegisterCoalescer::RemoveCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,
618                                                         MachineInstr *CopyMI) {
619   // FIXME: For now, only eliminate the copy by commuting its def when the
620   // source register is a virtual register. We want to guard against cases
621   // where the copy is a back edge copy and commuting the def lengthen the
622   // live interval of the source register to the entire loop.
623   if (CP.isPhys() && CP.isFlipped())
624     return false;
625
626   // Bail if there is no dst interval.
627   if (!LIS->hasInterval(CP.getDstReg()))
628     return false;
629
630   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
631
632   LiveInterval &IntA =
633     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
634   LiveInterval &IntB =
635     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
636
637   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B3' in
638   // the example above.
639   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
640   if (!BValNo || !BValNo->isDefByCopy())
641     return false;
642
643   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
644
645   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
646   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
647   assert(AValNo && "COPY source not live");
648
649   // If other defs can reach uses of this def, then it's not safe to perform
650   // the optimization.
651   if (AValNo->isPHIDef() || AValNo->isUnused() || AValNo->hasPHIKill())
652     return false;
653   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
654   if (!DefMI)
655     return false;
656   if (!DefMI->isCommutable())
657     return false;
658   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
659   // destination register.
660   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
661   assert(DefIdx != -1);
662   unsigned UseOpIdx;
663   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
664     return false;
665   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
666   if (!TII->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
667     return false;
668   if (Op1 == UseOpIdx)
669     NewDstIdx = Op2;
670   else if (Op2 == UseOpIdx)
671     NewDstIdx = Op1;
672   else
673     return false;
674
675   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
676   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
677   if (NewReg != IntB.reg || !NewDstMO.isKill())
678     return false;
679
680   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
681   // uses which the new definition can reach.
682   if (HasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
683     return false;
684
685   // Abort if the aliases of IntB.reg have values that are not simply the
686   // clobbers from the superreg.
687   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg))
688     for (const unsigned *AS = TRI->getAliasSet(IntB.reg); *AS; ++AS)
689       if (LIS->hasInterval(*AS) &&
690           HasOtherReachingDefs(IntA, LIS->getInterval(*AS), AValNo, 0))
691         return false;
692
693   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
694   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
695   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI =
696          MRI->use_nodbg_begin(IntA.reg),
697        UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
698     MachineInstr *UseMI = &*UI;
699     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI);
700     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
701     if (ULR == IntA.end())
702       continue;
703     if (ULR->valno == AValNo && JoinedCopies.count(UseMI))
704       return false;
705   }
706
707   DEBUG(dbgs() << "\tRemoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
708                << *DefMI);
709
710   // At this point we have decided that it is legal to do this
711   // transformation.  Start by commuting the instruction.
712   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
713   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(DefMI);
714   if (!NewMI)
715     return false;
716   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
717       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
718       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
719     return false;
720   if (NewMI != DefMI) {
721     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
722     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
723     MBB->insert(Pos, NewMI);
724     MBB->erase(DefMI);
725   }
726   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
727   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
728
729   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
730   // A = or A, B
731   // ...
732   // B = A
733   // ...
734   // C = A<kill>
735   // ...
736   //   = B
737
738   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
739   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
740          UE = MRI->use_end(); UI != UE;) {
741     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
742     MachineInstr *UseMI = &*UI;
743     ++UI;
744     if (JoinedCopies.count(UseMI))
745       continue;
746     if (UseMI->isDebugValue()) {
747       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
748       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
749       UseMO.setReg(NewReg);
750       continue;
751     }
752     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot(true);
753     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
754     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
755       continue;
756     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
757       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
758     else
759       UseMO.setReg(NewReg);
760     if (UseMI == CopyMI)
761       continue;
762     if (!UseMI->isCopy())
763       continue;
764     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
765         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
766       continue;
767
768     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
769     // BValNo.
770     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
771     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
772     if (!DVNI)
773       continue;
774     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
775     assert(DVNI->def == DefIdx);
776     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, DVNI);
777     markAsJoined(UseMI);
778   }
779
780   // Extend BValNo by merging in IntA live ranges of AValNo. Val# definition
781   // is updated.
782   VNInfo *ValNo = BValNo;
783   ValNo->def = AValNo->def;
784   ValNo->setCopy(0);
785   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
786        AI != AE; ++AI) {
787     if (AI->valno != AValNo) continue;
788     IntB.addRange(LiveRange(AI->start, AI->end, ValNo));
789   }
790   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
791
792   IntA.removeValNo(AValNo);
793   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
794   ++numCommutes;
795   return true;
796 }
797
798 /// ReMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
799 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
800 bool RegisterCoalescer::ReMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt,
801                                                        bool preserveSrcInt,
802                                                        unsigned DstReg,
803                                                        MachineInstr *CopyMI) {
804   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot(true);
805   LiveInterval::iterator SrcLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
806   assert(SrcLR != SrcInt.end() && "Live range not found!");
807   VNInfo *ValNo = SrcLR->valno;
808   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
809     return false;
810   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
811   if (!DefMI)
812     return false;
813   assert(DefMI && "Defining instruction disappeared");
814   if (!DefMI->isAsCheapAsAMove())
815     return false;
816   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
817     return false;
818   bool SawStore = false;
819   if (!DefMI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
820     return false;
821   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
822   if (MCID.getNumDefs() != 1)
823     return false;
824   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
825     // Make sure the copy destination register class fits the instruction
826     // definition register class. The mismatch can happen as a result of earlier
827     // extract_subreg, insert_subreg, subreg_to_reg coalescing.
828     const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI);
829     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
830       if (MRI->getRegClass(DstReg) != RC)
831         return false;
832     } else if (!RC->contains(DstReg))
833       return false;
834   }
835
836   RemoveCopyFlag(DstReg, CopyMI);
837
838   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
839   MachineBasicBlock::iterator MII =
840     llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
841   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, 0, DefMI, *TRI);
842   MachineInstr *NewMI = prior(MII);
843
844   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
845   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
846   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
847          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
848     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
849     if (MO.isReg() && MO.isImplicit())
850       NewMI->addOperand(MO);
851     if (MO.isDef())
852       RemoveCopyFlag(MO.getReg(), CopyMI);
853   }
854
855   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
856   CopyMI->eraseFromParent();
857   ReMatCopies.insert(CopyMI);
858   ReMatDefs.insert(DefMI);
859   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
860   ++NumReMats;
861
862   // The source interval can become smaller because we removed a use.
863   if (preserveSrcInt)
864     LIS->shrinkToUses(&SrcInt);
865
866   return true;
867 }
868
869 /// eliminateUndefCopy - ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef>
870 /// values, it only removes local variables. When we have a copy like:
871 ///
872 ///   %vreg1 = COPY %vreg2<undef>
873 ///
874 /// We delete the copy and remove the corresponding value number from %vreg1.
875 /// Any uses of that value number are marked as <undef>.
876 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI,
877                                            const CoalescerPair &CP) {
878   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
879   LiveInterval *SrcInt = &LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
880   if (SrcInt->liveAt(Idx))
881     return false;
882   LiveInterval *DstInt = &LIS->getInterval(CP.getDstReg());
883   if (DstInt->liveAt(Idx))
884     return false;
885
886   // No intervals are live-in to CopyMI - it is undef.
887   if (CP.isFlipped())
888     DstInt = SrcInt;
889   SrcInt = 0;
890
891   VNInfo *DeadVNI = DstInt->getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
892   assert(DeadVNI && "No value defined in DstInt");
893   DstInt->removeValNo(DeadVNI);
894
895   // Find new undef uses.
896   for (MachineRegisterInfo::reg_nodbg_iterator
897          I = MRI->reg_nodbg_begin(DstInt->reg), E = MRI->reg_nodbg_end();
898        I != E; ++I) {
899     MachineOperand &MO = I.getOperand();
900     if (MO.isDef() || MO.isUndef())
901       continue;
902     MachineInstr *MI = MO.getParent();
903     SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(MI);
904     if (DstInt->liveAt(Idx))
905       continue;
906     MO.setIsUndef(true);
907     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << Idx << '\t' << *MI);
908   }
909   return true;
910 }
911
912 /// UpdateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
913 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
914 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
915 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
916 /// subregister.
917 void
918 RegisterCoalescer::UpdateRegDefsUses(const CoalescerPair &CP) {
919   bool DstIsPhys = CP.isPhys();
920   unsigned SrcReg = CP.getSrcReg();
921   unsigned DstReg = CP.getDstReg();
922   unsigned SubIdx = CP.getSubIdx();
923
924   // Update LiveDebugVariables.
925   LDV->renameRegister(SrcReg, DstReg, SubIdx);
926
927   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(SrcReg);
928        MachineInstr *UseMI = I.skipInstruction();) {
929     // A PhysReg copy that won't be coalesced can perhaps be rematerialized
930     // instead.
931     if (DstIsPhys) {
932       if (UseMI->isFullCopy() &&
933           UseMI->getOperand(1).getReg() == SrcReg &&
934           UseMI->getOperand(0).getReg() != SrcReg &&
935           UseMI->getOperand(0).getReg() != DstReg &&
936           !JoinedCopies.count(UseMI) &&
937           ReMaterializeTrivialDef(LIS->getInterval(SrcReg), false,
938                                   UseMI->getOperand(0).getReg(), UseMI))
939         continue;
940     }
941
942     SmallVector<unsigned,8> Ops;
943     bool Reads, Writes;
944     tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
945     bool Kills = false, Deads = false;
946
947     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
948     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
949       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
950       Kills |= MO.isKill();
951       Deads |= MO.isDead();
952
953       // Make sure we don't create read-modify-write defs accidentally.  We
954       // assume here that a SrcReg def cannot be joined into a live DstReg.  If
955       // RegisterCoalescer starts tracking partially live registers, we will
956       // need to check the actual LiveInterval to determine if DstReg is live
957       // here.
958       if (SubIdx && !Reads)
959         MO.setIsUndef();
960
961       if (DstIsPhys)
962         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
963       else
964         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
965     }
966
967     // This instruction is a copy that will be removed.
968     if (JoinedCopies.count(UseMI))
969       continue;
970
971     if (SubIdx) {
972       // If UseMI was a simple SrcReg def, make sure we didn't turn it into a
973       // read-modify-write of DstReg.
974       if (Deads)
975         UseMI->addRegisterDead(DstReg, TRI);
976       else if (!Reads && Writes)
977         UseMI->addRegisterDefined(DstReg, TRI);
978
979       // Kill flags apply to the whole physical register.
980       if (DstIsPhys && Kills)
981         UseMI->addRegisterKilled(DstReg, TRI);
982     }
983
984     DEBUG({
985         dbgs() << "\t\tupdated: ";
986         if (!UseMI->isDebugValue())
987           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(UseMI) << "\t";
988         dbgs() << *UseMI;
989       });
990   }
991 }
992
993 /// removeIntervalIfEmpty - Check if the live interval of a physical register
994 /// is empty, if so remove it and also remove the empty intervals of its
995 /// sub-registers. Return true if live interval is removed.
996 static bool removeIntervalIfEmpty(LiveInterval &li, LiveIntervals *LIS,
997                                   const TargetRegisterInfo *TRI) {
998   if (li.empty()) {
999     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg))
1000       for (const unsigned* SR = TRI->getSubRegisters(li.reg); *SR; ++SR) {
1001         if (!LIS->hasInterval(*SR))
1002           continue;
1003         LiveInterval &sli = LIS->getInterval(*SR);
1004         if (sli.empty())
1005           LIS->removeInterval(*SR);
1006       }
1007     LIS->removeInterval(li.reg);
1008     return true;
1009   }
1010   return false;
1011 }
1012
1013 /// RemoveDeadDef - If a def of a live interval is now determined dead, remove
1014 /// the val# it defines. If the live interval becomes empty, remove it as well.
1015 bool RegisterCoalescer::RemoveDeadDef(LiveInterval &li,
1016                                              MachineInstr *DefMI) {
1017   SlotIndex DefIdx = LIS->getInstructionIndex(DefMI).getRegSlot();
1018   LiveInterval::iterator MLR = li.FindLiveRangeContaining(DefIdx);
1019   if (DefIdx != MLR->valno->def)
1020     return false;
1021   li.removeValNo(MLR->valno);
1022   return removeIntervalIfEmpty(li, LIS, TRI);
1023 }
1024
1025 void RegisterCoalescer::RemoveCopyFlag(unsigned DstReg,
1026                                               const MachineInstr *CopyMI) {
1027   SlotIndex DefIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
1028   if (LIS->hasInterval(DstReg)) {
1029     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(DstReg);
1030     if (const LiveRange *LR = LI.getLiveRangeContaining(DefIdx))
1031       if (LR->valno->def == DefIdx)
1032         LR->valno->setCopy(0);
1033   }
1034   if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
1035     return;
1036   for (const unsigned* AS = TRI->getAliasSet(DstReg); *AS; ++AS) {
1037     if (!LIS->hasInterval(*AS))
1038       continue;
1039     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(*AS);
1040     if (const LiveRange *LR = LI.getLiveRangeContaining(DefIdx))
1041       if (LR->valno->def == DefIdx)
1042         LR->valno->setCopy(0);
1043   }
1044 }
1045
1046 /// shouldJoinPhys - Return true if a copy involving a physreg should be joined.
1047 /// We need to be careful about coalescing a source physical register with a
1048 /// virtual register. Once the coalescing is done, it cannot be broken and these
1049 /// are not spillable! If the destination interval uses are far away, think
1050 /// twice about coalescing them!
1051 bool RegisterCoalescer::shouldJoinPhys(CoalescerPair &CP) {
1052   bool Allocatable = LIS->isAllocatable(CP.getDstReg());
1053   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1054
1055   /// Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
1056   /// reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
1057   /// always beneficial.
1058   if (!Allocatable && CP.isFlipped() && JoinVInt.containsOneValue())
1059     return true;
1060
1061   if (!EnablePhysicalJoin) {
1062     DEBUG(dbgs() << "\tPhysreg joins disabled.\n");
1063     return false;
1064   }
1065
1066   // Only coalesce to allocatable physreg, we don't want to risk modifying
1067   // reserved registers.
1068   if (!Allocatable) {
1069     DEBUG(dbgs() << "\tRegister is an unallocatable physreg.\n");
1070     return false;  // Not coalescable.
1071   }
1072
1073   // Don't join with physregs that have a ridiculous number of live
1074   // ranges. The data structure performance is really bad when that
1075   // happens.
1076   if (LIS->hasInterval(CP.getDstReg()) &&
1077       LIS->getInterval(CP.getDstReg()).ranges.size() > 1000) {
1078     ++numAborts;
1079     DEBUG(dbgs()
1080           << "\tPhysical register live interval too complicated, abort!\n");
1081     return false;
1082   }
1083
1084   // FIXME: Why are we skipping this test for partial copies?
1085   //        CodeGen/X86/phys_subreg_coalesce-3.ll needs it.
1086   if (!CP.isPartial()) {
1087     const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CP.getSrcReg());
1088     unsigned Threshold = RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(RC) * 2;
1089     unsigned Length = LIS->getApproximateInstructionCount(JoinVInt);
1090     if (Length > Threshold) {
1091       ++numAborts;
1092       DEBUG(dbgs() << "\tMay tie down a physical register, abort!\n");
1093       return false;
1094     }
1095   }
1096   return true;
1097 }
1098
1099 /// isWinToJoinCrossClass - Return true if it's profitable to coalesce
1100 /// two virtual registers from different register classes.
1101 bool
1102 RegisterCoalescer::isWinToJoinCrossClass(unsigned SrcReg,
1103                                              unsigned DstReg,
1104                                              const TargetRegisterClass *SrcRC,
1105                                              const TargetRegisterClass *DstRC,
1106                                              const TargetRegisterClass *NewRC) {
1107   unsigned NewRCCount = RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(NewRC);
1108   // This heuristics is good enough in practice, but it's obviously not *right*.
1109   // 4 is a magic number that works well enough for x86, ARM, etc. It filter
1110   // out all but the most restrictive register classes.
1111   if (NewRCCount > 4 ||
1112       // Early exit if the function is fairly small, coalesce aggressively if
1113       // that's the case. For really special register classes with 3 or
1114       // fewer registers, be a bit more careful.
1115       (LIS->getFuncInstructionCount() / NewRCCount) < 8)
1116     return true;
1117   LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(SrcReg);
1118   LiveInterval &DstInt = LIS->getInterval(DstReg);
1119   unsigned SrcSize = LIS->getApproximateInstructionCount(SrcInt);
1120   unsigned DstSize = LIS->getApproximateInstructionCount(DstInt);
1121
1122   // Coalesce aggressively if the intervals are small compared to the number of
1123   // registers in the new class. The number 4 is fairly arbitrary, chosen to be
1124   // less aggressive than the 8 used for the whole function size.
1125   const unsigned ThresSize = 4 * NewRCCount;
1126   if (SrcSize <= ThresSize && DstSize <= ThresSize)
1127     return true;
1128
1129   // Estimate *register use density*. If it doubles or more, abort.
1130   unsigned SrcUses = std::distance(MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
1131                                    MRI->use_nodbg_end());
1132   unsigned DstUses = std::distance(MRI->use_nodbg_begin(DstReg),
1133                                    MRI->use_nodbg_end());
1134   unsigned NewUses = SrcUses + DstUses;
1135   unsigned NewSize = SrcSize + DstSize;
1136   if (SrcRC != NewRC && SrcSize > ThresSize) {
1137     unsigned SrcRCCount = RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(SrcRC);
1138     if (NewUses*SrcSize*SrcRCCount > 2*SrcUses*NewSize*NewRCCount)
1139       return false;
1140   }
1141   if (DstRC != NewRC && DstSize > ThresSize) {
1142     unsigned DstRCCount = RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(DstRC);
1143     if (NewUses*DstSize*DstRCCount > 2*DstUses*NewSize*NewRCCount)
1144       return false;
1145   }
1146   return true;
1147 }
1148
1149
1150 /// JoinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1151 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1152 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1153 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1154 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1155 bool RegisterCoalescer::JoinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
1156
1157   Again = false;
1158   if (JoinedCopies.count(CopyMI) || ReMatCopies.count(CopyMI))
1159     return false; // Already done.
1160
1161   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1162
1163   CoalescerPair CP(*TII, *TRI);
1164   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
1165     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
1166     return false;
1167   }
1168
1169   // If they are already joined we continue.
1170   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
1171     markAsJoined(CopyMI);
1172     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced.\n");
1173     return false;  // Not coalescable.
1174   }
1175
1176   // Eliminate undefs.
1177   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI, CP)) {
1178     markAsJoined(CopyMI);
1179     DEBUG(dbgs() << "\tEliminated copy of <undef> value.\n");
1180     return false;  // Not coalescable.
1181   }
1182
1183   DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI)
1184                << " with " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSubIdx())
1185                << "\n");
1186
1187   // Enforce policies.
1188   if (CP.isPhys()) {
1189     if (!shouldJoinPhys(CP)) {
1190       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1191       // trivial computation, try rematerializing it.
1192       if (!CP.isFlipped() &&
1193           ReMaterializeTrivialDef(LIS->getInterval(CP.getSrcReg()), true,
1194                                   CP.getDstReg(), CopyMI))
1195         return true;
1196       return false;
1197     }
1198   } else {
1199     // Avoid constraining virtual register regclass too much.
1200     if (CP.isCrossClass()) {
1201       DEBUG(dbgs() << "\tCross-class to " << CP.getNewRC()->getName() << ".\n");
1202       if (DisableCrossClassJoin) {
1203         DEBUG(dbgs() << "\tCross-class joins disabled.\n");
1204         return false;
1205       }
1206       if (!isWinToJoinCrossClass(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(),
1207                                  MRI->getRegClass(CP.getSrcReg()),
1208                                  MRI->getRegClass(CP.getDstReg()),
1209                                  CP.getNewRC())) {
1210         DEBUG(dbgs() << "\tAvoid coalescing to constrained register class.\n");
1211         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1212         return false;
1213       }
1214     }
1215
1216     // When possible, let DstReg be the larger interval.
1217     if (!CP.getSubIdx() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).ranges.size() >
1218                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).ranges.size())
1219       CP.flip();
1220   }
1221
1222   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1223   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1224   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1225   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1226   if (!JoinIntervals(CP)) {
1227     // Coalescing failed.
1228
1229     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1230     // rematerializing it.
1231     if (!CP.isFlipped() &&
1232         ReMaterializeTrivialDef(LIS->getInterval(CP.getSrcReg()), true,
1233                                 CP.getDstReg(), CopyMI))
1234       return true;
1235
1236     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
1237     if (!CP.isPartial()) {
1238       if (AdjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1239           RemoveCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1240         markAsJoined(CopyMI);
1241         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1242         return true;
1243       }
1244     }
1245
1246     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1247     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1248     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1249     return false;
1250   }
1251
1252   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1253   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1254   if (CP.isCrossClass()) {
1255     ++numCrossRCs;
1256     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1257   }
1258
1259   // Remember to delete the copy instruction.
1260   markAsJoined(CopyMI);
1261
1262   UpdateRegDefsUses(CP);
1263
1264   // If we have extended the live range of a physical register, make sure we
1265   // update live-in lists as well.
1266   if (CP.isPhys()) {
1267     SmallVector<MachineBasicBlock*, 16> BlockSeq;
1268     // JoinIntervals invalidates the VNInfos in SrcInt, but we only need the
1269     // ranges for this, and they are preserved.
1270     LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1271     for (LiveInterval::const_iterator I = SrcInt.begin(), E = SrcInt.end();
1272          I != E; ++I ) {
1273       LIS->findLiveInMBBs(I->start, I->end, BlockSeq);
1274       for (unsigned idx = 0, size = BlockSeq.size(); idx != size; ++idx) {
1275         MachineBasicBlock &block = *BlockSeq[idx];
1276         if (!block.isLiveIn(CP.getDstReg()))
1277           block.addLiveIn(CP.getDstReg());
1278       }
1279       BlockSeq.clear();
1280     }
1281   }
1282
1283   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1284   // being merged.
1285   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1286
1287   // Update regalloc hint.
1288   TRI->UpdateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1289
1290   DEBUG({
1291     LiveInterval &DstInt = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1292     dbgs() << "\tJoined. Result = ";
1293     DstInt.print(dbgs(), TRI);
1294     dbgs() << "\n";
1295   });
1296
1297   ++numJoins;
1298   return true;
1299 }
1300
1301 /// ComputeUltimateVN - Assuming we are going to join two live intervals,
1302 /// compute what the resultant value numbers for each value in the input two
1303 /// ranges will be.  This is complicated by copies between the two which can
1304 /// and will commonly cause multiple value numbers to be merged into one.
1305 ///
1306 /// VN is the value number that we're trying to resolve.  InstDefiningValue
1307 /// keeps track of the new InstDefiningValue assignment for the result
1308 /// LiveInterval.  ThisFromOther/OtherFromThis are sets that keep track of
1309 /// whether a value in this or other is a copy from the opposite set.
1310 /// ThisValNoAssignments/OtherValNoAssignments keep track of value #'s that have
1311 /// already been assigned.
1312 ///
1313 /// ThisFromOther[x] - If x is defined as a copy from the other interval, this
1314 /// contains the value number the copy is from.
1315 ///
1316 static unsigned ComputeUltimateVN(VNInfo *VNI,
1317                                   SmallVector<VNInfo*, 16> &NewVNInfo,
1318                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &ThisFromOther,
1319                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &OtherFromThis,
1320                                   SmallVector<int, 16> &ThisValNoAssignments,
1321                                   SmallVector<int, 16> &OtherValNoAssignments) {
1322   unsigned VN = VNI->id;
1323
1324   // If the VN has already been computed, just return it.
1325   if (ThisValNoAssignments[VN] >= 0)
1326     return ThisValNoAssignments[VN];
1327   assert(ThisValNoAssignments[VN] != -2 && "Cyclic value numbers");
1328
1329   // If this val is not a copy from the other val, then it must be a new value
1330   // number in the destination.
1331   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = ThisFromOther.find(VNI);
1332   if (I == ThisFromOther.end()) {
1333     NewVNInfo.push_back(VNI);
1334     return ThisValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
1335   }
1336   VNInfo *OtherValNo = I->second;
1337
1338   // Otherwise, this *is* a copy from the RHS.  If the other side has already
1339   // been computed, return it.
1340   if (OtherValNoAssignments[OtherValNo->id] >= 0)
1341     return ThisValNoAssignments[VN] = OtherValNoAssignments[OtherValNo->id];
1342
1343   // Mark this value number as currently being computed, then ask what the
1344   // ultimate value # of the other value is.
1345   ThisValNoAssignments[VN] = -2;
1346   unsigned UltimateVN =
1347     ComputeUltimateVN(OtherValNo, NewVNInfo, OtherFromThis, ThisFromOther,
1348                       OtherValNoAssignments, ThisValNoAssignments);
1349   return ThisValNoAssignments[VN] = UltimateVN;
1350 }
1351
1352
1353 // Find out if we have something like
1354 // A = X
1355 // B = X
1356 // if so, we can pretend this is actually
1357 // A = X
1358 // B = A
1359 // which allows us to coalesce A and B.
1360 // VNI is the definition of B. LR is the life range of A that includes
1361 // the slot just before B. If we return true, we add "B = X" to DupCopies.
1362 // This implies that A dominates B.
1363 static bool RegistersDefinedFromSameValue(LiveIntervals &li,
1364                                           const TargetRegisterInfo &tri,
1365                                           CoalescerPair &CP,
1366                                           VNInfo *VNI,
1367                                           LiveRange *LR,
1368                                      SmallVector<MachineInstr*, 8> &DupCopies) {
1369   // FIXME: This is very conservative. For example, we don't handle
1370   // physical registers.
1371
1372   MachineInstr *MI = VNI->getCopy();
1373
1374   if (!MI->isFullCopy() || CP.isPartial() || CP.isPhys())
1375     return false;
1376
1377   unsigned Dst = MI->getOperand(0).getReg();
1378   unsigned Src = MI->getOperand(1).getReg();
1379
1380   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) ||
1381       !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Dst))
1382     return false;
1383
1384   unsigned A = CP.getDstReg();
1385   unsigned B = CP.getSrcReg();
1386
1387   if (B == Dst)
1388     std::swap(A, B);
1389   assert(Dst == A);
1390
1391   VNInfo *Other = LR->valno;
1392   if (!Other->isDefByCopy())
1393     return false;
1394   const MachineInstr *OtherMI = Other->getCopy();
1395
1396   if (!OtherMI->isFullCopy())
1397     return false;
1398
1399   unsigned OtherDst = OtherMI->getOperand(0).getReg();
1400   unsigned OtherSrc = OtherMI->getOperand(1).getReg();
1401
1402   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(OtherSrc) ||
1403       !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(OtherDst))
1404     return false;
1405
1406   assert(OtherDst == B);
1407
1408   if (Src != OtherSrc)
1409     return false;
1410
1411   // If the copies use two different value numbers of X, we cannot merge
1412   // A and B.
1413   LiveInterval &SrcInt = li.getInterval(Src);
1414   // getVNInfoBefore returns NULL for undef copies. In this case, the
1415   // optimization is still safe.
1416   if (SrcInt.getVNInfoBefore(Other->def) != SrcInt.getVNInfoBefore(VNI->def))
1417     return false;
1418
1419   DupCopies.push_back(MI);
1420
1421   return true;
1422 }
1423
1424 // Loop over the value numbers of the Dst interval and record the values that
1425 // are defined by a copy from the Src interval.
1426 static void FindValuesCopiedFrom(
1427                               LiveIntervals& lis,
1428                               const TargetRegisterInfo& tri,
1429                               CoalescerPair& CP, 
1430                               LiveInterval &Dst, LiveInterval &Src,
1431                               DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>& DstValsDefinedFromSrc,
1432                               SmallVector<MachineInstr*, 8>& DupCopies) {
1433
1434   for (LiveInterval::vni_iterator i = Dst.vni_begin(), e = Dst.vni_end();
1435        i != e; ++i) {
1436     VNInfo *VNI = *i;
1437     if (VNI->isUnused() || !VNI->isDefByCopy())  // Src not defined by a copy?
1438       continue;
1439
1440     // Never join with a register that has EarlyClobber redefs.
1441     if (VNI->hasRedefByEC())
1442       return false;
1443
1444     // Figure out the value # from the Src.
1445     LiveRange *lr = Src.getLiveRangeContaining(VNI->def.getPrevSlot());
1446     // The copy could be to an aliased physreg.
1447     if (!lr) continue;
1448
1449     // DstReg is known to be a register in the Dst interval.  If the src is
1450     // from the Src interval, we can use its value #.
1451     MachineInstr *MI = VNI->getCopy();
1452     if (!CP.isCoalescable(MI) &&
1453         !RegistersDefinedFromSameValue(lis, tri, CP, VNI, lr, DupCopies))
1454       continue;
1455
1456     DstValsDefinedFromSrc[VNI] = lr->valno;
1457   }
1458 }                            
1459
1460 /// JoinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
1461 /// returns false.
1462 bool RegisterCoalescer::JoinIntervals(CoalescerPair &CP) {
1463   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1464   DEBUG({ dbgs() << "\t\tRHS = "; RHS.print(dbgs(), TRI); dbgs() << "\n"; });
1465
1466   // If a live interval is a physical register, check for interference with any
1467   // aliases. The interference check implemented here is a bit more conservative
1468   // than the full interfeence check below. We allow overlapping live ranges
1469   // only when one is a copy of the other.
1470   if (CP.isPhys()) {
1471     // Optimization for reserved registers like ESP.
1472     // We can only merge with a reserved physreg if RHS has a single value that
1473     // is a copy of CP.DstReg().  The live range of the reserved register will
1474     // look like a set of dead defs - we don't properly track the live range of
1475     // reserved registers.
1476     if (RegClassInfo.isReserved(CP.getDstReg())) {
1477       assert(CP.isFlipped() && RHS.containsOneValue() &&
1478              "Invalid join with reserved register");
1479       // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1480       // register live ranges to look like dead defs.
1481       for (const unsigned *AS = TRI->getOverlaps(CP.getDstReg()); *AS; ++AS) {
1482         if (!LIS->hasInterval(*AS))
1483           continue;
1484         if (RHS.overlaps(LIS->getInterval(*AS))) {
1485           DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << PrintReg(*AS, TRI) << '\n');
1486           return false;
1487         }
1488       }
1489       // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1490       // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1491       // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1492       // defs are there.
1493       return true;
1494     }
1495
1496     for (const unsigned *AS = TRI->getAliasSet(CP.getDstReg()); *AS; ++AS){
1497       if (!LIS->hasInterval(*AS))
1498         continue;
1499       const LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(*AS);
1500       LiveInterval::const_iterator LI = LHS.begin();
1501       for (LiveInterval::const_iterator RI = RHS.begin(), RE = RHS.end();
1502            RI != RE; ++RI) {
1503         LI = std::lower_bound(LI, LHS.end(), RI->start);
1504         // Does LHS have an overlapping live range starting before RI?
1505         if ((LI != LHS.begin() && LI[-1].end > RI->start) &&
1506             (RI->start != RI->valno->def ||
1507              !CP.isCoalescable(LIS->getInstructionFromIndex(RI->start)))) {
1508           DEBUG({
1509             dbgs() << "\t\tInterference from alias: ";
1510             LHS.print(dbgs(), TRI);
1511             dbgs() << "\n\t\tOverlap at " << RI->start << " and no copy.\n";
1512           });
1513           return false;
1514         }
1515
1516         // Check that LHS ranges beginning in this range are copies.
1517         for (; LI != LHS.end() && LI->start < RI->end; ++LI) {
1518           if (LI->start != LI->valno->def ||
1519               !CP.isCoalescable(LIS->getInstructionFromIndex(LI->start))) {
1520             DEBUG({
1521               dbgs() << "\t\tInterference from alias: ";
1522               LHS.print(dbgs(), TRI);
1523               dbgs() << "\n\t\tDef at " << LI->start << " is not a copy.\n";
1524             });
1525             return false;
1526           }
1527         }
1528       }
1529     }
1530   }
1531
1532   // Compute the final value assignment, assuming that the live ranges can be
1533   // coalesced.
1534   SmallVector<int, 16> LHSValNoAssignments;
1535   SmallVector<int, 16> RHSValNoAssignments;
1536   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> LHSValsDefinedFromRHS;
1537   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> RHSValsDefinedFromLHS;
1538   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
1539
1540   SmallVector<MachineInstr*, 8> DupCopies;
1541
1542   LiveInterval &LHS = LIS->getOrCreateInterval(CP.getDstReg());
1543   DEBUG({ dbgs() << "\t\tLHS = "; LHS.print(dbgs(), TRI); dbgs() << "\n"; });
1544
1545   // Build a map of LHS values defined by copies from RHS and vice-versa.
1546   FindValuesCopiedFrom(*LIS, *TRI, CP, LHS, RHS, LHSValsDefinedFromRHS, DupCopies);
1547   FindValuesCopiedFrom(*LIS, *TRI, CP, RHS, LHS, RHSValsDefinedFromLHS, DupCopies);
1548
1549   LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
1550   RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
1551   NewVNInfo.reserve(LHS.getNumValNums() + RHS.getNumValNums());
1552
1553   for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
1554        i != e; ++i) {
1555     VNInfo *VNI = *i;
1556     unsigned VN = VNI->id;
1557     if (LHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->isUnused())
1558       continue;
1559     ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
1560                       LHSValsDefinedFromRHS, RHSValsDefinedFromLHS,
1561                       LHSValNoAssignments, RHSValNoAssignments);
1562   }
1563   for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
1564        i != e; ++i) {
1565     VNInfo *VNI = *i;
1566     unsigned VN = VNI->id;
1567     if (RHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->isUnused())
1568       continue;
1569     // If this value number isn't a copy from the LHS, it's a new number.
1570     if (RHSValsDefinedFromLHS.find(VNI) == RHSValsDefinedFromLHS.end()) {
1571       NewVNInfo.push_back(VNI);
1572       RHSValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
1573       continue;
1574     }
1575
1576     ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
1577                       RHSValsDefinedFromLHS, LHSValsDefinedFromRHS,
1578                       RHSValNoAssignments, LHSValNoAssignments);
1579   }
1580
1581   // Armed with the mappings of LHS/RHS values to ultimate values, walk the
1582   // interval lists to see if these intervals are coalescable.
1583   LiveInterval::const_iterator I = LHS.begin();
1584   LiveInterval::const_iterator IE = LHS.end();
1585   LiveInterval::const_iterator J = RHS.begin();
1586   LiveInterval::const_iterator JE = RHS.end();
1587
1588   // Skip ahead until the first place of potential sharing.
1589   if (I != IE && J != JE) {
1590     if (I->start < J->start) {
1591       I = std::upper_bound(I, IE, J->start);
1592       if (I != LHS.begin()) --I;
1593     } else if (J->start < I->start) {
1594       J = std::upper_bound(J, JE, I->start);
1595       if (J != RHS.begin()) --J;
1596     }
1597   }
1598
1599   while (I != IE && J != JE) {
1600     // Determine if these two live ranges overlap.
1601     bool Overlaps;
1602     if (I->start < J->start) {
1603       Overlaps = I->end > J->start;
1604     } else {
1605       Overlaps = J->end > I->start;
1606     }
1607
1608     // If so, check value # info to determine if they are really different.
1609     if (Overlaps) {
1610       // If the live range overlap will map to the same value number in the
1611       // result liverange, we can still coalesce them.  If not, we can't.
1612       if (LHSValNoAssignments[I->valno->id] !=
1613           RHSValNoAssignments[J->valno->id])
1614         return false;
1615       // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range,
1616       // then conservatively abort coalescing.
1617       if (NewVNInfo[LHSValNoAssignments[I->valno->id]]->hasRedefByEC())
1618         return false;
1619     }
1620
1621     if (I->end < J->end)
1622       ++I;
1623     else
1624       ++J;
1625   }
1626
1627   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
1628   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = LHSValsDefinedFromRHS.begin(),
1629          E = LHSValsDefinedFromRHS.end(); I != E; ++I) {
1630     VNInfo *VNI = I->first;
1631     unsigned LHSValID = LHSValNoAssignments[VNI->id];
1632     if (VNI->hasPHIKill())
1633       NewVNInfo[LHSValID]->setHasPHIKill(true);
1634   }
1635
1636   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
1637   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = RHSValsDefinedFromLHS.begin(),
1638          E = RHSValsDefinedFromLHS.end(); I != E; ++I) {
1639     VNInfo *VNI = I->first;
1640     unsigned RHSValID = RHSValNoAssignments[VNI->id];
1641     if (VNI->hasPHIKill())
1642       NewVNInfo[RHSValID]->setHasPHIKill(true);
1643   }
1644
1645   if (LHSValNoAssignments.empty())
1646     LHSValNoAssignments.push_back(-1);
1647   if (RHSValNoAssignments.empty())
1648     RHSValNoAssignments.push_back(-1);
1649
1650   SmallVector<unsigned, 8> SourceRegisters;
1651   for (SmallVector<MachineInstr*, 8>::iterator I = DupCopies.begin(),
1652          E = DupCopies.end(); I != E; ++I) {
1653     MachineInstr *MI = *I;
1654
1655     // We have pretended that the assignment to B in
1656     // A = X
1657     // B = X
1658     // was actually a copy from A. Now that we decided to coalesce A and B,
1659     // transform the code into
1660     // A = X
1661     // X = X
1662     // and mark the X as coalesced to keep the illusion.
1663     unsigned Src = MI->getOperand(1).getReg();
1664     SourceRegisters.push_back(Src);
1665     MI->getOperand(0).substVirtReg(Src, 0, *TRI);
1666
1667     markAsJoined(MI);
1668   }
1669
1670   // If B = X was the last use of X in a liverange, we have to shrink it now
1671   // that B = X is gone.
1672   for (SmallVector<unsigned, 8>::iterator I = SourceRegisters.begin(),
1673          E = SourceRegisters.end(); I != E; ++I) {
1674     LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(*I));
1675   }
1676
1677   // If we get here, we know that we can coalesce the live ranges.  Ask the
1678   // intervals to coalesce themselves now.
1679   LHS.join(RHS, &LHSValNoAssignments[0], &RHSValNoAssignments[0], NewVNInfo,
1680            MRI);
1681   return true;
1682 }
1683
1684 namespace {
1685   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
1686   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
1687   struct DepthMBBCompare {
1688     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
1689     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
1690       // Deeper loops first
1691       if (LHS.first != RHS.first)
1692         return LHS.first > RHS.first;
1693
1694       // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
1695       // the most difficult copies first while intervals are short.
1696       unsigned cl = LHS.second->pred_size() + LHS.second->succ_size();
1697       unsigned cr = RHS.second->pred_size() + RHS.second->succ_size();
1698       if (cl != cr)
1699         return cl > cr;
1700
1701       // As a last resort, sort by block number.
1702       return LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
1703     }
1704   };
1705 }
1706
1707 void RegisterCoalescer::CopyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB,
1708                                             std::vector<MachineInstr*> &TryAgain) {
1709   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
1710
1711   SmallVector<MachineInstr*, 8> VirtCopies;
1712   SmallVector<MachineInstr*, 8> PhysCopies;
1713   SmallVector<MachineInstr*, 8> ImpDefCopies;
1714   for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
1715        MII != E;) {
1716     MachineInstr *Inst = MII++;
1717
1718     // If this isn't a copy nor a extract_subreg, we can't join intervals.
1719     unsigned SrcReg, DstReg;
1720     if (Inst->isCopy()) {
1721       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
1722       SrcReg = Inst->getOperand(1).getReg();
1723     } else if (Inst->isSubregToReg()) {
1724       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
1725       SrcReg = Inst->getOperand(2).getReg();
1726     } else
1727       continue;
1728
1729     bool SrcIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
1730     bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1731     if (LIS->hasInterval(SrcReg) && LIS->getInterval(SrcReg).empty())
1732       ImpDefCopies.push_back(Inst);
1733     else if (SrcIsPhys || DstIsPhys)
1734       PhysCopies.push_back(Inst);
1735     else
1736       VirtCopies.push_back(Inst);
1737   }
1738
1739   // Try coalescing implicit copies and insert_subreg <undef> first,
1740   // followed by copies to / from physical registers, then finally copies
1741   // from virtual registers to virtual registers.
1742   for (unsigned i = 0, e = ImpDefCopies.size(); i != e; ++i) {
1743     MachineInstr *TheCopy = ImpDefCopies[i];
1744     bool Again = false;
1745     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
1746       if (Again)
1747         TryAgain.push_back(TheCopy);
1748   }
1749   for (unsigned i = 0, e = PhysCopies.size(); i != e; ++i) {
1750     MachineInstr *TheCopy = PhysCopies[i];
1751     bool Again = false;
1752     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
1753       if (Again)
1754         TryAgain.push_back(TheCopy);
1755   }
1756   for (unsigned i = 0, e = VirtCopies.size(); i != e; ++i) {
1757     MachineInstr *TheCopy = VirtCopies[i];
1758     bool Again = false;
1759     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
1760       if (Again)
1761         TryAgain.push_back(TheCopy);
1762   }
1763 }
1764
1765 void RegisterCoalescer::joinIntervals() {
1766   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
1767
1768   std::vector<MachineInstr*> TryAgainList;
1769   if (Loops->empty()) {
1770     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
1771     for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();
1772          I != E; ++I)
1773       CopyCoalesceInMBB(I, TryAgainList);
1774   } else {
1775     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
1776     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
1777     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
1778
1779     // Join intervals in the function prolog first. We want to join physical
1780     // registers with virtual registers before the intervals got too long.
1781     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
1782     for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();I != E;++I){
1783       MachineBasicBlock *MBB = I;
1784       MBBs.push_back(std::make_pair(Loops->getLoopDepth(MBB), I));
1785     }
1786
1787     // Sort by loop depth.
1788     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
1789
1790     // Finally, join intervals in loop nest order.
1791     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
1792       CopyCoalesceInMBB(MBBs[i].second, TryAgainList);
1793   }
1794
1795   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
1796   // until we make no progress.
1797   bool ProgressMade = true;
1798   while (ProgressMade) {
1799     ProgressMade = false;
1800
1801     for (unsigned i = 0, e = TryAgainList.size(); i != e; ++i) {
1802       MachineInstr *&TheCopy = TryAgainList[i];
1803       if (!TheCopy)
1804         continue;
1805
1806       bool Again = false;
1807       bool Success = JoinCopy(TheCopy, Again);
1808       if (Success || !Again) {
1809         TheCopy= 0;   // Mark this one as done.
1810         ProgressMade = true;
1811       }
1812     }
1813   }
1814 }
1815
1816 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
1817   JoinedCopies.clear();
1818   ReMatCopies.clear();
1819   ReMatDefs.clear();
1820 }
1821
1822 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
1823   MF = &fn;
1824   MRI = &fn.getRegInfo();
1825   TM = &fn.getTarget();
1826   TRI = TM->getRegisterInfo();
1827   TII = TM->getInstrInfo();
1828   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1829   LDV = &getAnalysis<LiveDebugVariables>();
1830   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
1831   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1832
1833   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
1834                << "********** Function: "
1835                << ((Value*)MF->getFunction())->getName() << '\n');
1836
1837   if (VerifyCoalescing)
1838     MF->verify(this, "Before register coalescing");
1839
1840   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
1841
1842   // Join (coalesce) intervals if requested.
1843   if (EnableJoining) {
1844     joinIntervals();
1845     DEBUG({
1846         dbgs() << "********** INTERVALS POST JOINING **********\n";
1847         for (LiveIntervals::iterator I = LIS->begin(), E = LIS->end();
1848              I != E; ++I){
1849           I->second->print(dbgs(), TRI);
1850           dbgs() << "\n";
1851         }
1852       });
1853   }
1854
1855   // Perform a final pass over the instructions and compute spill weights
1856   // and remove identity moves.
1857   SmallVector<unsigned, 4> DeadDefs, InflateRegs;
1858   for (MachineFunction::iterator mbbi = MF->begin(), mbbe = MF->end();
1859        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
1860     MachineBasicBlock* mbb = mbbi;
1861     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbb->begin(), mie = mbb->end();
1862          mii != mie; ) {
1863       MachineInstr *MI = mii;
1864       if (JoinedCopies.count(MI)) {
1865         // Delete all coalesced copies.
1866         bool DoDelete = true;
1867         assert(MI->isCopyLike() && "Unrecognized copy instruction");
1868         unsigned SrcReg = MI->getOperand(MI->isSubregToReg() ? 2 : 1).getReg();
1869         unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1870
1871         // Collect candidates for register class inflation.
1872         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
1873             RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(SrcReg)))
1874           InflateRegs.push_back(SrcReg);
1875         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
1876             RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(DstReg)))
1877           InflateRegs.push_back(DstReg);
1878
1879         if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg) &&
1880             MI->getNumOperands() > 2)
1881           // Do not delete extract_subreg, insert_subreg of physical
1882           // registers unless the definition is dead. e.g.
1883           // %DO<def> = INSERT_SUBREG %D0<undef>, %S0<kill>, 1
1884           // or else the scavenger may complain. LowerSubregs will
1885           // delete them later.
1886           DoDelete = false;
1887
1888         if (MI->allDefsAreDead()) {
1889           if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
1890               LIS->hasInterval(SrcReg))
1891             LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(SrcReg));
1892           DoDelete = true;
1893         }
1894         if (!DoDelete) {
1895           // We need the instruction to adjust liveness, so make it a KILL.
1896           if (MI->isSubregToReg()) {
1897             MI->RemoveOperand(3);
1898             MI->RemoveOperand(1);
1899           }
1900           MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::KILL));
1901           mii = llvm::next(mii);
1902         } else {
1903           LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1904           mii = mbbi->erase(mii);
1905           ++numPeep;
1906         }
1907         continue;
1908       }
1909
1910       // Now check if this is a remat'ed def instruction which is now dead.
1911       if (ReMatDefs.count(MI)) {
1912         bool isDead = true;
1913         for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1914           const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1915           if (!MO.isReg())
1916             continue;
1917           unsigned Reg = MO.getReg();
1918           if (!Reg)
1919             continue;
1920           DeadDefs.push_back(Reg);
1921           if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
1922             // Remat may also enable register class inflation.
1923             if (RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(Reg)))
1924               InflateRegs.push_back(Reg);
1925           }
1926           if (MO.isDead())
1927             continue;
1928           if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) ||
1929               !MRI->use_nodbg_empty(Reg)) {
1930             isDead = false;
1931             break;
1932           }
1933         }
1934         if (isDead) {
1935           while (!DeadDefs.empty()) {
1936             unsigned DeadDef = DeadDefs.back();
1937             DeadDefs.pop_back();
1938             RemoveDeadDef(LIS->getInterval(DeadDef), MI);
1939           }
1940           LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(mii);
1941           mii = mbbi->erase(mii);
1942           continue;
1943         } else
1944           DeadDefs.clear();
1945       }
1946
1947       ++mii;
1948
1949       // Check for now unnecessary kill flags.
1950       if (LIS->isNotInMIMap(MI)) continue;
1951       SlotIndex DefIdx = LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot();
1952       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1953         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1954         if (!MO.isReg() || !MO.isKill()) continue;
1955         unsigned reg = MO.getReg();
1956         if (!reg || !LIS->hasInterval(reg)) continue;
1957         if (!LIS->getInterval(reg).killedAt(DefIdx)) {
1958           MO.setIsKill(false);
1959           continue;
1960         }
1961         // When leaving a kill flag on a physreg, check if any subregs should
1962         // remain alive.
1963         if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg))
1964           continue;
1965         for (const unsigned *SR = TRI->getSubRegisters(reg);
1966              unsigned S = *SR; ++SR)
1967           if (LIS->hasInterval(S) && LIS->getInterval(S).liveAt(DefIdx))
1968             MI->addRegisterDefined(S, TRI);
1969       }
1970     }
1971   }
1972
1973   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
1974   // Removing sub-register opreands may alow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
1975   // DPR inflation.
1976   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
1977   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
1978                     InflateRegs.end());
1979   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
1980   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
1981     unsigned Reg = InflateRegs[i];
1982     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
1983       continue;
1984     if (MRI->recomputeRegClass(Reg, *TM)) {
1985       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " inflated to "
1986                    << MRI->getRegClass(Reg)->getName() << '\n');
1987       ++NumInflated;
1988     }
1989   }
1990
1991   DEBUG(dump());
1992   DEBUG(LDV->dump());
1993   if (VerifyCoalescing)
1994     MF->verify(this, "After register coalescing");
1995   return true;
1996 }
1997
1998 /// print - Implement the dump method.
1999 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2000    LIS->print(O, m);
2001 }